JPH04176101A - セラミック抵抗器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は高電圧、大電流回路に使用される強制冷却形セ
ラミック抵抗器において、特に冷却機能部分の信頼性向
上技術に関する。

（従来の技術） この種の技術としては、従来、特開平０１−２４４８に
開示されたループ形ヒートパイプから成る冷却ユニット
とセラミック抵抗体とを交互に積層さける方式のものが
考えられている。

この従来技術においては、抵抗体の発生熱をその両側に
配した冷却ユニットによって放熱し、抵抗体の温度上昇
を抑制すると同時に冷却ユニツ１〜を構成するループ形
ヒー１〜パイプの大きな放熱効果によって抵抗器の］ン
パク１〜化が計られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこの従来技術には、次のような問題点がめ
った。

その第１は、セラミック抵抗体の熱伝導率である。従来
この種のセラミック抵抗体としては、カーボン−アルミ
ナ系あるいはシリコン−アルミナ系のいずれかが用いら
れてきた。これら素材の熱伝導率は銅の約１／３００　
（１，２５Ｗ／ｍ−Ｋ）と極めて低く、冷却ユニット間
は抵抗体によって断熱されてしまうことになる。従って
、このような構成においては、抵抗体を冷却する両側の
冷却ユニットの内、いずれか片方の冷却ユニットの能力
が低下したり作動不能に陥った場合、それにより冷却さ
れていた抵抗体は直ちに過熱し焼損する危険が生じてし
まう。第２の問題としては、抵抗器を構成する各抵抗体
の発生熱量の相違でおる。即ち、抵抗器はその用途にも
よるが多数の区分から成り、各区分の抵抗値及び通電電
流値、更には通電時間と言った定格が、要求仕様により
各々異なる。このことは、各抵抗体が発生する熱量がま
ちまちになることであり、仮に冷却ユニットの種類を統
一した場合、その能力は最大発熱を生じる抵抗体に合わ
せな（ブればならず、結果として極めて不合理なものと
なってしまう。

この様に、従来のセラミック抵抗器には、抵抗器を構成
する各抵抗体から見て冷却ユニットを共有出来ないこと
による信頼性上の問題やコンパクト化及び標準化の阻害
要因が内在している。

本発明は以上のような事情に鑑み成されたもので、従来
のように、特定の抵抗体の発生熱を隣合う特定の冷却ユ
ニットのみで放散するのではなく、全ての抵抗体の発生
熱を全ての冷却ユニットによって放散する、即ち、冷却
ユニットの共有化を可能としたセラミック抵抗器の提供
を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、抵抗体素材として特に炭化珪素系抵抗材料及
び酸化亜鉛系抵抗材料から成る低熱抵抗（高熱伝導性）
の抵抗体とその冷却ユニツ１〜を任意位置に積層配置し
たことを特徴とする。

（イ乍　用） 本発明によるセラミック抵抗器は、高熱伝導性の抵抗体
及び冷却ユニツ１へ受熱部が連続積層されているため、
この部分は熱的に殆ど短絡されていることになる。従っ
て、仮に各抵抗体の発生熱量が相違していたとしても、
各冷却ユニツ１へは全ての抵抗体温度を均一にするよう
作用する。

（実施例） 第１図に本発明によるセラミック抵抗器構成の一例を示
ず。第１図において、１はフレーム、２は絶縁スタッド
、３は絶縁スペーサ、４は加圧ねじ、５８〜５には抵抗
体、６ａ〜６１は冷却ユニットを表す。第２図は、本発
明によるセラミック抵抗器の抵抗体及び冷却ユニットの
詳細構成を示す図で、６１は受熱板、６２はループ形ヒ
ー１へパイプを表す。

本実施例において抵抗体５ａ〜５には、冷却ユニット６
ａ〜６１によってユニツ］・間に積層保持されると共に
絶縁スペーサ３を介して両側の加圧ねじ４により、適正
な圧力で冷却ユニツ１〜６ａ〜６１に押圧されている。

これら電気通電部は絶縁スタッド２によってフレーム１
に固定される。ここで、抵抗体５ａ〜５には例えば、炭
化珪素もしくは酸化亜鉛系の高熱伝導性セラミック抵抗
月利で作られており、その形状も積層方向に極力薄く且
つ、冷却ユニットとの接触面積が大となるよう考慮され
ている。尚、−船釣に炭化珪素系抵抗材の熱伝導率は１
５０　（Ｗ／ｍ　−Ｋ）、酸化亜鉛系抵抗材の熱伝導率
は２０　（Ｗ／ｍ・に）と極めて高く、その熱抵抗は従
来抵抗体の１／１２０〜１／１６となる。

抵抗体系状の一例として第２図の様なディスク状素子と
して、直径１’１５ｍｍ、厚さ５ｍｍのものを制作した
場合、その厚さ方向の熱抵抗は、炭化珪素系素子で３．
３ｘ　１Ｏ−３（Ｋ／Ｗ）、酸化亜鉛系素子で２．５ｘ
”１Ｏ−２（Ｋ／ｗ）程度となり、仮に厚さ方向に１ｋ
Ｗの熱流束が生じても１素子当たり０．３３〜２．５　
（Ｋ）の温度差しか生じないことになる。更に、冷却ユ
ニットの受熱板６１も銅或いはアルミニウム等の高熱伝
導性金属から構成されており、前述のような温度差は殆
ど生じない。以上のような構成とすることにより、本案
セラミック抵抗器は、通電部となる抵抗体５８〜５ｋ及
び冷却ユニット６ａ〜６１の全てが殆ど熱抵抗無しに接
続されていることになる。

次に一例として第３図に示された抵抗区分を有する本案
抵抗器が電源に接続され使用されているものとする。簡
略化する為、抵抗器区分数及び抵抗体個数共１１とし、
各定数は第３図に示すようにＲ１−Ｒ２間は１Ω、Ｒ２
−Ｒ３間は２Ω。

Ｒ３−Ｒ４間は３Ω・・・Ｒ１１−Ｒ１２間は１１Ωと
する。また、回路電流は１０Ａで温度的には飽和状態に
至っているものとする。更に冷却ユニット６ａ〜６１の
仝ての受熱部−大気間熱抵抗（冷却能力）としては０．
１　（Ｋ／Ｗ＞のもので構成されているものとする。

以上のような構成のセラミック抵抗器において、−６＝ 抵抗素子として従来のカーボン−アルミナ系抵抗体を用
いた場合、各抵抗体５ａ〜５にの温度上昇値は第４図点
線に示す通り、抵抗体の抵抗値に比例した値となる。即
ち、抵抗体５ａの発生損失Ｐ１＝ｉ２・Ｒ１−１０２Ｘ
１＝１００（Ｗａｒおり、その発生損失に冷却ユニット
の大気間熱抵抗（Ｈｒ　）を乗じることにより、抵抗体
５ａの温度上昇値（θ１）が求まる。本例では、θ１−
Ｐ１−Ｈｒ＝１００Ｘ０．１＝１０　（Ｋ）となる。

また、抵抗体５にの発生損失Ｐ１１＝ｉ”　・Ｒ１１＝
１０２Ｘ１１＝１１００　（Ｗ）であり、同様にして、
抵抗体５にの温度上昇値θ１ｌ−Ｐ１１−Ｈｒ−１１０
０Ｘ０．１＝１１０（Ｋ）となる。従って、低抵抗値の
抵抗体５ａは温度が低く、最大抵抗値の抵抗体５にの温
度上昇値はその１０倍近くにも達する等、極めて不合理
な現象が生じる。

これに対し本発明によれば、仮に抵抗体５ａ〜５にの各
々の発生熱量が相違したとしても、抵抗体と冷却ユニッ
ト受熱部が熱的に短絡状態にあるため、全ての抵抗体温
度は第４図実線に示す通り同レベルとなり、その値は、
θ−（Ｐ１＋Ｐ２・・・Ｐｌ　１）　・（Ｈｒ／１１）
−６６００Ｘ０．１／１１＝６０　（Ｋ）となる。

以上のように本実施例によれば、従来のセラミック抵抗
器に対して、以下の効果を得ることができる。

（１）冷却ユニツ１〜の共有化が可能となり、抵抗体温
度を均−且つ極力低くおさえることができる。

（２）仮に、一部の冷却ユニットが作動不能となっても
、仙の冷却ユニツ１〜によって冷却できるため、抵抗体
の過熱・焼損を防止できる。

［発明の効果］ 本案構成によれば、先の実施例による効果と合わせ、冷
却ユニットを従来のように抵抗体間に必ず１個以上挿入
する必要が無くなり、抵抗器の容量に応じて任意個数配
置すれば良い。従って、高価な冷却ユニットを節約でき
ると共に、特性的にも、抵抗体の熱伝導率が極めて高い
ため、各区分を構成する抵抗体間の温度差が極めて小さ
くなる。

その結果、各抵抗体の温度係数による抵抗値変動幅が小
さくなり、安定した抵抗特性が得られる効果も秦する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明によるセラミック抵抗器の構成を示す図
、第２図は本発明による冷却ユニツ１〜の詳細構成を示
す図、第３図は本発明における抵抗器構成の一例を示す
図、第４図は第３図抵抗器の抵抗体温度上昇特性を示す
図でおる。 １・・・・・・・・・フレーム ２・・・・・・・・・絶縁スタッド ３・・・・・・・・・絶縁スペーサ ４・・・・・・・・・加圧ねじ ５ａ〜５ｋ・・・・・・・・・抵抗体 ６ａ〜６１・・・・・・・・・冷却１ニツト６１・・・
・・・・・・受熱板 ６２・・・・・・・・・ヒートパイプ （７３１７）　　代理人　弁理士　則　近　憲　祐咽郵
雪畦− ＋　　　　　　　　ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　板状抵抗体とその冷却ユニットを積層密着させて構成
   されたセラミック抵抗器において、板状抵抗体に炭化珪
   素系または酸化亜鉛系抵抗体を用いたことを特徴とする
   セラミツク抵抗器。